đồ án cung cấp điện cho một nhà máy

Đồng thời đồ án cũng xác định phụ tải tính toán ,thiết kế mạng điệncao áp hạ áp, và hệ thống chiếu sáng cho phân xưởng cung như toàn nhàmáy.Thông qua thiết kế và tính toán cung nêu ra cá

Lời nói đầu.

Trong quá trình phát triển của xã hội,con người luôn tìm mọi cách khaithác mọi tiềm lực của tự nhiên để phục vụ cho nhu cầu sống của mình.Ngàynay nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân đượcnâng cao một cách nhanh chóng Nhu cầu của người dân về điện năng vàtrong sản xuất công nghiệp, dịch vụ ngày càng tăng không ngừng Trước tìnhhình đó lực lượng đông đảo các cán bộ kỹ thuật viên trong và ngoài ngànhđiện lực tham gia thiết kế, và lắp đặt các công trình cấp điện

Nhà máy cơ khí công nghiêp địa phương là một bộ phận quan trọngcủa nền công nghiệp của nước ta Nhà máy có 10 phân xưởng sản xuất Cầncung cấp một lượng điện tương đối lớn nguồn điện được lấy từ nguồn cao ápqua các trạm biến áp trung gian về nhà máy cung cấp đến các phân xưởng

Đồ án giới thiêu chung về nhà máy, vị trí đia lý, đặc điểm công nghệ, phân bốphụ tải Đồng thời đồ án cũng xác định phụ tải tính toán ,thiết kế mạng điệncao áp hạ áp, và hệ thống chiếu sáng cho phân xưởng cung như toàn nhàmáy.Thông qua thiết kế và tính toán cung nêu ra cách lụa chọn số lượng,dung lượng vị trí đặt trạm biến áp, trạm phân phói điện năngtrung tâm, cũngnhư tính chọn bù công suất phản kháng cho hệ thống cung cấp điện toàn nhàmáy

Thực hện các nội dung trên, đồ án bám sát phần lý thuyết chuyên mônthông qua các tài liệu chuyên nghành của Ts.Phan Đăng Khải, Ts.Ngô HồngQuang Do kiến thức và thời gian có hạn, bản thiết kế không tránh khỏi sai sót,kính mong các thầy góp ý kiến để bản thiết kế được hoàn thiện hơn Một lầnnữa em xin chân thành cảm ơn thầy giáo đã đóng góp ý kiến cho bản thiết kếnày

10 Chiếu sáng phân xưởng Xác định theo diện tích

Nhà máy có tầm quan trọng trong nền kinh tế quốc dân giúp chúng ta pháttriển nhanh hơn, phục vụ việc công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước chính

vì vậy nhà máy được xếp vào hộ tiêu thụ loại một trong đó các phân xưởngsản xuất theo dây truyền và được cấp điện theo tiêu chuẩn loại một

Còn một số phân xưởng như phân xưởng sửa chữa cơ khí, bộ phậnphòng ban kho tàng được cấp điện loại 3

Nguồn điện cấp cho nhà máy được lấy từ lưới điện cách nhà máy 15 Km,đường dây cấp điện cho nhà máy dùng loại dây AC, dung lượng ngắn mạch

về phía hạ áp của trạm biến áp là 250 MVA, nhà máy làm việc 3 ca

Nhà máy là một bộ phận trong xí nghiệp công nghiệp cơ khí chế tạo máy Sauk hi tiếp nhận phôi từ nhà máy chuyên dụng khác , phôi được đưa đếnphân xưởng tiên cơ khí và phân xưởng dập để gia công thành các chi tiết máyhoàn chỉnh Vì đây là nhà máy cơ khí trung quy mô nên các chi tiết máy đòihỏi phải có sự chính xác tuyệt đối bởi đây là công đoạn cuối cùng để tạo ra

sản phẩm Ở quỏ trỡnh này cú rất nhiều mỏy cụng cụ như tiện phay , bào ,mài , doa , khoan với cỏc cỡ cụng suất khỏc nhau Cỏc loại mỏy cụng cụ này

cú thể làm việc riờng biệt hoặc làm việc trong dõy chuyền tự động

Sau khi cỏc chi tiết mỏy đó đựơc gia cụng chớnh xỏc , chỳng được chuyểntới khõu lắm rỏp , ở đõy các chi tiết máy đợc lắp ráp thành khối và thành máyhoàn chỉnh Khâu cuối cùng trớc khi đa sản phẩm ra thị trờng đó là kiểmnghiệm , Việc này đợc thực hiện bởi các phòng thí nghiệm và phòng thựcnghiệm ở đây sản phẩm đợc chạy thử và đo các chỉ tiêu kỹ thuật Nếu đạtyêu cầu chất lợng , sản phẩm sẽ đợc đóng dấu KCS và có thể sẵn sàng tung

ra thị trờng Ngoài ra trong nhà máy còn có phòng thiết kế mẫu mã , bao bìcũng nh nghiên cứu các sản phẩm mới Nhìn chung nhà máy có dây chuyềncông nghệ nh sau :

Cỏc nội dung chủ yếu.

1 Xỏc định phụ tải tớnh toỏn của cỏc phõn xưởng và toàn nhàmỏy

2 Thiết kế mạng điện hạ ỏp cho phõn xưởng sửa chữa cơ khớ

3 Thiết kế mạng điện cao ỏp cho toàn nhà mỏy:

1.1 Chọn số lượng, dung lượng và vị trớ đặt biến ỏp phõn

xưởng 1.2 Chọn số lượng, dung lượng và vị trớ đặt biến ỏp trung

gian ( trạm biến ỏp xớ nghiệp ) hay trạm phõn phối trunggian

P thiết kế

Sản phẩm

1.3 Thiết kế hệ thống cấp điện cho nhà máy.

2 Tính toán bù công suất phản kháng cho hệ thống cung cấp điệncuả nhà máy

3 Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí

1.1 Các tài liệu tham khảo.

1 Hướng dẫn cung cấp điện - Ngô Hồng Quang.

2 Thiết kế cấp điện - Ngô Hồng Quang.

3 Thiết bị điện và tự động hoá - Nguyễn Tường.

4 Mạch điện - Bùi Ngọc Thư.

5 Cung cấp điện cho các xí nghiệp công nghiệp

CHƯƠNG II

PHỤ TẢI TÍNH TOÁN2.1.ĐẶT VẤN ĐỀ.

Phụ tải là số liệu ban đầu, để giải quyết những vấn đề tổng hợp vềkinh tế, kỹ thuật phức tạp xuất hiện khi thiết kế cung cấp điện cho các xínghiệp công nghiệp hiện đại xác định phụ tải là giai đoạn đầu tiên của

công tác thiết kế hệ thống cung cấp điện nhằm mục đích lựa chọn kiểm tracác phần tử mang điện và biến áp theo phương pháp phát nóng và các chỉtiêu kinh tế.

Tính toán độ lệch và dao động điện áp lụa chọn thiết bị bù, thiết bịbảo vệ

Việc lựa chọn hợp lý sơ đồ và các phần tử của hệ thống cung cấpđiện dùng các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của nó ( Vốn đầu tư, phí tổn vậnhành hàng năm, chi phí qui đổi, chi phí kim loại màu, tổn thất điện năng)đều hpụ thuộc vào đánh giá đúng đắn kỳ vọng tính toán ( Giá trị trung bình)của pơhụ tải điện

Vì vậy thiết hệ thống cung cấp điện để xác định phụ tải điện người tadùng phương pháp đơn giản hoá hoặc phương pháp xác định chính xác làtuỳ thuộc vào giai đoạn thiết kế và vị trí điểm nút tính toán khi thiết kế cungcấp điện cho các xí nghiệp công nghiệp gồm 2 giai đoạn sau:

+ Giai đoạn làm nhiệm vụ thiết kế

+ Giai đoạn vẽ bản vẽ cho thi công

Trong giai đoạn làm thiết kế tính sơ bộ gần đúng phụ tải điện dựatrên cơ sở tổng công suất đã biết của các nguồn điện tiêu thụ Ở giai đoạnthiết kế thi công, ta xác định chính xác phụ tải điện dựa vào các số liệu cụthể và các nguồn tiêu thụ của các phân xưởng

Xác định phụ tải tính toán được tiến hành từ bậc thấp đến bậc caocủa hệ thống cung cấp điện theo các điểm nút tính toán trong các lướiđiện dưới và trên 1000 V

Mục đích tính toán phụ tải điện tại các điểm nút nhằm chọn tiết diệndây dẫn của lưới điện cung cấp, phân phối điện áp, chọn số lượng và côngsuất của máy biến áp và trạm giảm áp chính, chọn tiết diện thanh dẫn củathiết bị phân phối, chọn thiết bị chuyển mạch và bảo vệ với điện áp trên vàdưới 1000 V Chính vì vậy người ta đã đưa ra một đại lượng gọi là phụ tảitính toán nó được định nghĩa như sau:

Phụ tải chỉ dùng để thiết kế tính toán nó tương đương vói phụ tảithực về hiệu quả phát nhiệt hay tốc độ hao mòn cách điện trong quá trìnhlàm viêc.

CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN.

1 Xác định phụ tải tính toán theo hệ số hình dáng của đồ thị

phụ tải và công suất trung bình.

P tt =K hd *P tb

Với : Khd là hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải, tra trong sổ tay kỹ thuật

Ptb là công suất trung bình của thiết bị hoặc của nhóm thiết bị, [KW]

2 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại.

P tt =K max *P tb =K max *K sd *K dt

Với Ptb là công suất trung bình của thiết bị hay nhóm thiết bị

Kmax là hệ số cực đại, tra trong sổ tay kỹ thuật

4 phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình

và độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình.

Với : Knc là hệ số nhu cầu tra trong sổ tay kỹ thuật.

Pđ là công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, trong tính

toán có thể coi gần đúng P đ =P đm [Kw]

6 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm.

P tt =A o *M/T max

Với : Ao là suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm [kw/đvsp]

M là số sản phẩm sản xuất trong một năm

Tmax là thời gian sử dụng công suất lớn nhất [h]

7 Phương pháp tính trực tiếp.

Trong các phương pháp trên ba phương pháp 3,5,6 dựa trên kinhnghiệm thiết kế để xác định phụ tải tính toán nên chỉ cho các kết qủa gầnđúng tuy nhiên chúng khá đơn giản và tiện lợi Các phương pháp còn lạiđược sử dụng trên cơ sở lý thuyết xác xuất thống kê có xét đến yếu tốnên cho kết quả chính xác hơn nhưng khối lượng tính toán lớn và phứctạp tuỳ theo nhu cầu tính toán và những thông tin có được về phụ tải,người thiết kế có thể lựa chọn những phương pháp thích hợp

Trong đồ án này với phân xưởng xửa chữa cơ khí đã biết vị trí,công suất đặt và chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nênkhi tính toán phụ tải động lực của phân xưởng có thể có thể xác định phụtải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại, các phân xưởngcòn lại do chỉ biết diện tích và công suất đặt của nó nên để xác định phụtải tính toán cảu các xưởng này ta sử dụng phương pháp tính công suấtđặt và hệ số nhu cầu Phụ tải chiếu sáng của các phân xưởng được xácđịnh theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị sản xuất

2.2.XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ

Phân xưởng sửa chữa cơ khí là phân xưởng số 7 trong sơ đồ mặt bằng nhàmáy Phân xưởng có diện tích bố trí thiết bị là 525 m2.Trong phân xưởng có 43 thiết

bị dung điện , công suất rất khác nhau , thiết bị có công suất lớn nhất là máy tiện ren

để gia công phôi , thiết bị có công suất nhỏ nhất là máy phay chép hình

Phân nhóm phụ tải dựa vào các nguyên tắc sau:

-Các thiết bị trong nhóm có cùng chế độ làm việc.

-Các thiết bị trong nhóm ở cùng nhau về vị trí

-Tổng công suát của các nhóm trong phân xưởng chênh lệch ít

Vì đã biết được khá nhiều thông tin về phụ tải, nên ta quyết định xác địnhphụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại tra bảng sổ tay kỹthuật ta có

Ký hiệutrên mặtbằng

Pđm(kW) I

đm

(A)

1 máy

Toàn bộ

Nhóm I

7 Máy phay chép hình 1 7 5.62 5.62 14.79

Nhóm IV

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO CÁC NHÓM PHỤ TẢI

a/Tính toán cho nhóm I :số liệu phụ tải nhóm I cho trong bảng 2.2a

bảng 2.2a _ danh sách thiết bị thuộc nhóm I

Tt Tên thiết bị

số lượng

Ký hiệutrên mặt bằng

Pđm (kW)

Iđm(A)

1máy Toàn bộ

*trình tự xác định số thiết bị điện dung hiệu quả như sau:

- xác định n1 :số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng ½ công suất của thiết

bị có công suất lớn nhất trong nhóm Ta có với nhóm I:

n=13;n1=9;

=> n*=n1/n =9/13=0.69

P*=P1/P∑=87/93.85=0.93 Tra bảng PL1với ( n*,P*) ta được nhq*=0.73 -> nhq=0.73*13 = 9Tra bảng Kmax theo Ksd ta được Kmax=2.2

Từ đó tính toán được phụ tải tính toán nhóm 1:

* 3

62 51

*

S

= 78.43 A

a Phụ tải tính toán của nhóm 2:thể hiện trong bảng 2.2b

bảng2.2b-danh sách thiết bị thuộc nhóm 2

tt Tên thiết bị

số lượng

Ký hiệu trên mặt bằng

cộng nhóm II 11 58.8 154.74

Tra bảng phụ lục 1.1 trong tài liệu ta tìm được Ksd = 0.15 ; từ cos = 0.6

->tg = 1.33

*trình tự xác định số thiết bị dùng điện hiệu quả :

-xác định n1 : số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng ½ công suất củathiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm Ta có với nhóm 2

n=11, n1=5

n*=n1/n =5/11 = 0.454

P= 58.8 kW; P1 = 2*14+1*10 =38 kW

 P*= P1/P∑ = 0.646 Tra bảng PL1 với (n*,P*) ta được nhq* = 0.83 ->nhq=0.83*11=9

Tra bảng Kmax theo Ksd ta được Kmax=2.2

Từ đó tính toán được phụ tải tính toán nhóm 2:

* 3

33 32

*

b Phụ tải tính toán của nhóm 3:cho trong bảng 2.2c

bảng 2.2c – danh sách thiết bị của nhóm III

lượng

Ký hiệu trên mặt bằng

Tra bảng phụ lục 1.1 trong tài liệu ta tìm được Ksd = 0.15 ; từ cos = 0.6 ->

tg = 1.33

*trình tự xác định số thiết bị dung điện hiệu quả :

-xác định n1 : số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng ½ công suất củathiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm Ta có với nhóm 3

n=9, n1=6

n*=n1/n =6/9 = 0.667 P= 55.62 kW; P1 = 2*14+1*10+5.62 =43.62kW => P*= P1/P∑ = 0.78

Tra bảng PL1 với (n*,P*) ta được nhq* = 0.94 ->nhq=0.94*9=8

Tra bảng Kmax theo Ksd ta được Kmax=2.31

Từ đó tính toán được phụ tải tính toán nhóm 3:

Ptt3=Kmax*Ksd*Pdmi = 0.15*2.31*55.82 = 19.27 kW

* 3

12 32

*trình tự xác định số thiết bị dung điện hiệu quả :

-xác định n1 : số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng ½ công suất củathiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm Ta có với nhóm 4:

n =22, n1=3

n* =n1/n = 3/22 = 0.136

P = 56.35 kW ; P1 =1*14+1*10 =24kW => P* = P1/P∑ = 0.426

Tra bảng PL1 với (n*,P*) ta được nhq* = 0.5 ->nhq= 0.5*22 = 11

Tra bảng Kmax theo Ksd ta được Kmax =2

Từ đó tính toán được phụ tải tính toán nhóm 4:

Ptt4=Kmax*Ksd*Pdmi = 0.15*2.56*56.35 = 16.9 kW

* 3

17 28

*

d Phụ tải tính toán của nhóm 5:thể hiện trong bảng 2.2e

bảng2.2e- danh sách thiết bị của nhóm V

lượng

Ký hiệu trên mặt bằng

3 Máy khoan bàn 1 13 0.65 0.65 1.71

Tra bảng phụ lục 1.1 trong tài liệu ta tìm được Ksd = 0.15 ; từ cos = 0.6 ->

tg = 1.33

*trình tự xác định số thiết bị dung điện hiệu quả :

-xác định n1 : số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng ½ công suất củathiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm Ta có với nhóm 5:

n=13, n1=4

n*=n1/n =4/13= 0.31

P= 51.75 kW; P1 =1*14+1*10 + 5.8 =29.8 kW

=> P*= P1/P∑ = 0.0.567

Tra bảng PL1 với (n*,P*) ta được nhq* = 0.73 -> nhq = 0.73*13 = 9

Tra bảng Kmax theo Ksd ta được Kmax=2.15

Từ đó tính toán được phụ tải tính toán nhóm 5:

* 3

82 27

*

2.3 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI CHIẾU SÁCH CHO TOÀN PHÂN XƯỞNG SCCK

Phụ tải chiếu sáng được xác định theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích

Công thức tính : Pcs = p0*F

Trong đó :

+ p0 : suất phụ tải chiếu sáng trên đơn vị diện tích (W /m2)

+ F : diện tích cần được chiếu sáng (m2)

Diện tích chiếu sáng toàn phân xưởng F = 525 m2

Suất phụ tải tính toán chung cho toàn phân xưởng , chọn p0 = 14 (W/m2)Thay vào công thức ta được :Psc = p0 *F = 14*525= 7.35 kW

Xác định phụ tải tính toán cho toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí :

Công suất tác dụng : Pttpx = Kđt *Pttnhi

+Ptnhi : công suất tác dụng tính cho nhóm i

+Q ttnhi : công suất phản kháng nhóm i

2.4.XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO CÁC PHÂN XƯỞNG CÒN LẠI

2.4.1 TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG KẾT CẤU KIM LOẠI

- công suất tính toán tác dụng của phân xưởng:

2.4.2.TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG CÒN LẠI

Các phân xưởng còn lại tính toán tương tự ta được kết quả ghi trongbảng B2.1 :

N : số phân xưởng trong nhà máy

Ptti , Qtti : công suất tính toán tác dụng và phản kháng của phân xưởng i

Thay số liệu vào công thức trên ta có :

S ttnm = 6919.7 KVA

cos= 0.73

2.6.XÁC ĐỊNH TÂM PHỤ TẢI VÀ VẼ BIỀU ĐỒ

a/Khái niệm tâm phụ tải điện và biểu đồ phụ tải.

Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng của hệ thống cungcấp điện xí nghiệp công nghiệp việc bố trí hợp lý các trạm biến áp trong phạm

vi nhà máy, xí nghiệp là một vấn đề quan trọng Để xây dựng sơ đồ cung cấpđiện có các chỉ tiêu về kinh tế kỹ thuật đảm bảo chi phí hàng năm là ít nhất,hiệu quả cao Để xác định được các vị trí đặt biến áp, trạm phân phối chính,các trạm biến áp xí nghiệp công nghiệp ta xây dựng biểu đồ phụ tải trên toàn

Trong đó:

+SI là phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i (KVA)

+RI là bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xưởng thứ i (cm,m)+M là tỷ lệ xích (KVA/cm2) hay (KVA/m2)

Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải tâm của đường tròn biểu đồ phụtải trùng với tâm phụ tải phân xưởng

Các trạm biến áp được đặt đúng gần sát tâm phụ tải điện

Mỗi biểu đồ phụ tải trên vòng tròn được chia làm hai phần hình quạttương ứng với phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng

Cách xác định tâm phụ tải.

Nếu coi phụ tải điện phân bố đều trên mặt bằng diện tích phân xưởng,thì trên phụ tải điện có thể lấy trùng với tâm hình biểu diễn của phân xưởngtrên mặt bằng

Nếu tính đến sự phân bố thực tế của phụ tải điện được xác định như là xácđịnh trọng tâm của khối vật thể theo công thức

y

S *

b.Xác định tâm phụ tải điện toàn nhà máy.

Từ sơ đồ nhà máy, vị trí các phân xưởng ta xác định được tâm phụ tảitoàn nhà máy

Vị trí các phân xưởng theo 2 trục X và Y là: ( Hàng ngang là kí hiệu củacác phân xưởng trên sơ đồ)

Vẽ biểu đồ phụ tải toàn nhà máy

Biểu đồ phụ tải là một hình tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng vớitâm của phụ tải điện, có diện tích tương ứng với công suất của phụ tải theomột tỉ lệ xích nào đấy Biểu đồ phụ tải cho phép người thiết kế hình dung rađược sự phân bố phụ tải trong khu vực cần thiết kế để từ đó vạch ra nhữngphương án thiết kế hợp lý và kinh tế nhất

Trên biểu đồ phụ tải điện chia làm 2 phần :

+Phần gạch chéo : tương đương với Sđl

+Phần trắng : tương đương với Scs

Để xác định biểu đồ toàn nhà máy ta chọn tỷ lệ xích là m =3 KVA/ mm +Bán kính biểu đồ phụ tải được xác định theo biểu thức

Góc phụ tải động lựcGóc phụ tải chiếu sáng

+Góc chiếu sáng được tính theo biểu thức

a= (360*P cs )/P tt

Tính toán bán kính R và góc chiếu sáng của từng phân xưởng

Kết quả tính toán được cho trong bảng sau :

9 Ban quản lý nhà máy 135.33 12.26 108.26 4.02 40.77

Vẽ biểu đồ phụ tải toàn nhà máy:

*

S R

m

=

P

Chương III:

THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CỦA NHÀ MÁY

3.1 YÊU CẦU ĐỐI VỚI SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN

79

Nguồn điện từ

hệ thống đến

2

Lựa chọn phương án cấp điện là vấn đề rất quan trọng vì nó ảnhhưởng trực tiếp đến vận hành khai thác và phát huy hiệu quả cấp điện.

Để chọn phương án cấp điện an toàn phải tuân theo các điều kiện sau;

+ Đảm bảo chất lượng điện năng+ Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện về tính liên tục phù hợp vớiyêu cầu của phụ tải

+ Thuận lợi cho việc lắp ráp vận hành và sửa chữa cũng nhưphát triển phụ tải

+ An toàn cho người vận hành và máy móc + Có chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật hợp lý

3.2.XÁC ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRUYỀN TẢI TỪ HỆ THỐNG ĐẾN XÍ NGHIỆP

Ta dựa vào công thức kinh nghiệm sau :

U  4 34 * l 0 016P

Trong đó : U – là điện áp truyền tải tính bằng kV

L – là khoảng cách truyền tải tính bằng km

P- là công suất truyền tải tính bằng kWXác định điện áp truyền tải từ hệ thống về xí nghiệp : thay các giá trị

PttXN = 9850.2 kW và l = 15km vào công thức trên ta có U = 57.02kV,Vậy tachọn cấp điện áp truyền tải từ hệ thống đến xí nghiệp Uđm = 35kV

Các phương pháp cung cấp điện cho xí nghiệp

a)Phương án sử dụng sơ đồ dẫn dây sâu:

Đây là phương án đưa trực tiếp đường dây cung cấp 35(kV) đến từng

máy biến áp phân sưởng ,và máy biến áp phân xưởng thực hiện hạ điện áptrực tiếp từ 35(kV)xuống còn 0.4(kV) để cung sấp cho phụ tải Do dó phương

án này giảm được vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp trung gian ,giảm tổn thất

và nâng cao nưng lực truyền tải của mạng điện Tuy nhiên độ tin sậy của sơ

đồ này không cao,thiết bị sử dụng đắt và yêu cầu trình độ vận hành cao

b)Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian:

Theo phương án này ,điện áp 35(kV)từ nguồn sẽ dược hạ xuống6(kV),nhờ biến áp trung gian và từ đó sẽ được đưa tới các trạm biến áp phân

xưởng,lại được hạ xuống 0.4(kV)để cung cấp cho phụ tải Phương án này có

ưu điểm là vận hành an toàn ,độ tin cậy cao Tuy nhiên làm tăng giá thànhchoviệc xây dựng trạm biến áp trung gian và gây tổn hao trên đường dây Vớiphương án náy phải chọn trạm biến áp trung gian gồm hai máy làm việc songsong và công suất mỗi máy phải đảm bảo :

2Sđmba  Stt

kqtsc Sđmba  Ssc

Vậy ta chọn MBA trung gian loại có công suất SdmB = 1150 (kVA ).

Vị trí đặt TBA trung gian nên để gần với tâm phụ tải tính toán của toànnhà máy Có toạ độ (theo tính toán trên ):

X=58; Y=56;

c)Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm:

Theo phương pháp này ,điện năng từ hệ thống được đưa về trạm phânphối trung tâm ,từ đó điện được đưa về trạm phân phối trung tâm ,từ đó điệnđược đưa tới trạm biến áp phân xưởng hạ điện từ 35 (kVA) xuống 0.4 (kVA)Cung cấp cho phụ tải Phương pháp này có ưu điểm là vận hành đơn giản ,antoàn hơn phương pháp sử dụng sơ đồ dẫn sâu mà vẫn đảm bảo tổn thất thấpSong phương pháp này có nhược điểm là thiết bị đắt tiền

Các phương án tổ chức lắp đặt máy biến áp

Hình vẽ: Sơ đồ nối dây mạng hình tia.

- B: trạm biến áp phân xưởng

- 1: Thanh cái trạm biến áp phân xưởng

- 2: Thanh cái tủ phân phối động lực

- 3: Phụ tải dùng điện

2 Phương án 2: Sơ đồ nối dây mạng phân nhánh

Mạng này có đặc điểm:

- Ưu điểm: Giá thành thấp,lắp ráp nhanh, tiết kiệm được tủ phân phối

- Nhược điểm: Độ tin cậy cung cấp điện thấp, phức tạp khi bảo vệ.Trạm trên gồm có:

- B: trạm biến áp phân xưởng

- 1: Thanh cái trạm biến áp phân xưởng

- 2: Thanh cái tủ phân phối động lực

Hình vẽ: Sơ đồ nối dây mạng hình tia và phân nhánh.

Mạng này có ưu diểm của cả 2 phương án trên

-Độ tin cậy cung cấp điện cao, thuận lợi cho quá trình thi công vận hànhsửa chữa

-Giá thành thấp,lắp ráp nhanh, tiết kiệm được tủ phân phối

Trạm trên gồm có:

- B: trạm biến áp phân xưởng

- 1: Thanh cái trạm biến áp phân xưởng

- 2: Thanh cái tủ phân phối động lực

- 3: Phụ tải dùng điện

Từ các phương án trên ta thấy chỉ có phương án 3 là khả thi nhất Nó kết hợp được cả chỉ tiêu kĩ thuật và kinh tế

3.3.CÁC PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY MẠNG CAO ÁP CỦA XÍ NGHIỆP

-Trạm biến áp trung tâm của xí nghiệp sẽ được lấy điện từ hệ thống bằng đường dây trên không , dây nhôm lõi thép , lộ kép

-Để đảm bảo an toàn, đảm bảo không gian và mỹ quan cho xí nghiệp mạng cao áp được dung cáp ngầm Từ trạm BATT đến các trạm biến áp phân xưởng B1;B2; B3 ;B4;B6 dùng cáp lộ kép , đến trạm B5 dùng cáp lộ đơn

B

212

2

2

11

1

3

Căn cứ vào mặt bằng nhà máy và vị trí các trạm biến áp phân xưởng vàtrạm biến áp trung tâm trêm mặt bằng ta chọn phương án trạm biến áp phân xưởng lấy điện trực tiếp từ trạm biến áp trung tâm.

Đường dây cấp điện từ hệ thống đến trạm BATT của xí nghiệp bằng đường dây trên không , dây nhôm lõi thép lộ kép Đối với nhà máy cơ khí hạng trung tra bảng với dây dẫn AC và Tmax = 7000 h được Jkt = 0.8 A/mm2

Ta có :

) ( 11 139 8 0 111

) ( 111 35

* 3

* 2

41 13493 3

* 2

2

mm J

I F

A U

S I

kt

ttXN kt

dm

ttXN ttXN

Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 150 mm2, ký hiệu AC-150 có Icp = 420 A

- kiểm tra sự cố khi đứt một dây : Isc = 2* Itt

Icp > Ittssc= 114 A  Dây chọn thoả mãn

Kiểm tra dây dẫn đã chọn theo điều kiện tổn thất điện áp , vì tiết diện dây đã chọn vượt cấp cho sự gia tăng của phụ tải trong tương lai, nên không cần kiểm tra theo U

THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP CHO TOÀN NHÀ MÁY

1.Đặt vấn đề

Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêukinh tế và kỹ thuật của hệ thống một sơ đồ cung cấp điện được coi là hợp lýphải thoả mãn những yêu cầu cơ bản sau :

+ Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật

+ Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

+ Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành

+An toàn cho người và thiết bị

+ Dễ dàng phát triển để đáp ứng yêu cầu tăng trưởng của phụ tải điện + Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế

Trình tự tính toán thiết kế cho mạng điện cao áp cho nhà máy baogồm các bước:

+Vạch các phương án cung cấp điện

+ Lựa chọn vị trí , số lượng , dung lượng của các trạm biến áp và chủngloại , tiết diện các đường dây cho các phương án

+ Tính toán kinh tế – kỹ thuật để lựa chọn các phương án hợp lý

+ Thiết kế chi tiết cho các phương án được chọn

2 Vạch các phương án cấp điện:

1.1.Phương pháp chọn máy biến áp:

Máy biến áp được lựa chọn theo các tiêu chuẩn sau :

1.Vị trí đặt trạm biến áp phải thoả mãn theo các yêu cầu gần tâm phụ tải,thuận tiện cho việc vận chuyển ,lắp đặt vận hành ,sửa chữa,an toàn chongười sử dụng và hiệu quả kinh tế

2.Số lượng máy biến áp được chọn theo yêu cầu cung cấp điện củaphụ tải Bình thường,nếu nhu cầu cung cấp điện của phụ tải Bình thường.nếunhu cầu cung cấp điện không cao thì đặt 1 máy biến áp trong một trạm biến

áp (TBA) là kinh tế nhất.Còn nếu yêu cầu cung cấp điên của phụ tải cao thìđặt hai máy biến áp trong một trong 1 TBA là hợp lí nhất

3.Dung lượng các máy biên áp được chọn theo điều kiện :

n*khc*sdmBStt

Khi kiểm tra theo điênù kiện sự cố một máy biến áp thì:

(n-1)*khc*kqt*SdmBSttcs

Trong đó :

n:Số máy biến áp làm việc song song trong TBA

Khc:hệ số hiệu chỉnh máy biến áp theo nhiệt độ môi trường Ta chọnmáy biến áp sản xuất tại Việt Nam nên khc=1

Kqt:hệ số quá tải sự cố.Chọn kqt=1.4 nếu thoả mãn MBA vận hành quátải không quá 5 ngày đêm,số giờ quá tải trong 1 ngày đêm không quá 6 giờ vàtrước khi quá tải MBA vận hành với hệ số quá tải £ 0.93

Sttsc:Công suất tính toán sự cố.Khi có sự cố một máy biến ap có thể bớtmộtn số phụ tải không cần thiết.Giả sử trong mỗi phân xưởng có 30%phụ tải loại 3.Khi đó ta có Sttsc=0.7*Stt

1.2.Các phương pháp chọn biến áp phân xưởng :

a)Phương án 1:

Đặt 4 trạm biến áp phân xưởng ,trong đó:

1-Trạm biến áp 1 gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấpđiện cho “Phân xưởng kết cấu kim loại “.Tính toán công suất của MBA trongmột trạm biến áp ;

SdmB  *tt

hc

S

n k =1110 (kVA)

Ta chọn MBA có công suất là 1150 (kVA)

Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố :

2-Trạm biến áp 2 gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấpđiện cho “Phân xưởng đúc “.Tính toán công suất của MBA trong một trạm biến

Ta chọn MBA có công suất là 1150 (kVA)

Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố :

3-Trạm biến áp 3 gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấpđiện cho PXLRKL, PXSCCK, BQLNM Tính toán công suất của MBA trongmột trạm biến áp ;

)(2.9832

64.15265.34424.1581311

64.4042.152972

.667

S

Ta chọn MBA có công suất là 1500(kVA)

Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố :

(n-1)*khc*kqt*SdmB Sttsc

SdmB

)(78.13004

.1

56.2601

*7.04

b/ Phương án 2 : Đặt 5 trạm biến áp phân xưởng :

Tính tương tự như phương án 1 , ta được kết quả thể hiện trong bảng sau:

tt Tên phân xưởng Stt

kVA

số máy

SđmBkVA

5 Px Nén khí

Px Rèn

667.721529.2

1.3.Xác định vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng :

Các trạm biến áp phân xưởng có nhiều phương án lắp đặt khácnhau ,tuỳ thuộc điều kiện của khí hậu ,của nhà máy cũng như kích hước của

trạm biến áp Trạm biến áp có thể đặt trong nhà máy có thể tiết kiệm đất ,tánhbụi bặm hoặc hoá chất ăn mòn kim loại Song trạm biến áp cũng xó thể đặtngoài trời,đỡ gây nguy hiểm cho phân xưởng và người sản xuất

Vị trí đặt MBA phải đảm bảo gần tâm phụ tải ,như vậy độ dài mạngphân phối cao áp ,hạ áp sẽ được rút ngắn ,các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của sơ

đồ cung cấp điẹn được đảm bảo tốt hơn

Khi xác định vị trí đặt trạm biến áp cũng nên cân nhắc sao cho các trạmbiến áp cũng nên cân nhắc sao cho các trạm chiếm vị trí nhỏ nhất để đảm bảo

mỹ quan ,không ảnh hưởng đén quá trình sản xuất cũng như phải thuận tiệncho vận hành ,sửa chữa Mặt khác cũng nên phải đảm bảo an toàn cho người

S

x S

n i i

S

y S

Với:

+Si là công suất của phân xưởng thứ i

+xi ;yi là phân xưởng thứ i,được cho trên sơ đồ mặt bằng

Từ sơ đồ mặt bằng nhà máy ,vị trí của các phân xưởng được ghi trongbảng sau (hàng ngang là kí hiệu của các phân xưởng trên sơ đồ ,hàng dọc làtoạ độ của chúng theo trục X và Y

2.Các phương án cấp điện cho trạm biến áp phân xưởng

Sau đây lần lượt tính toán kinh tế kỹ thuật cho các phương án Mụcđích tính toán của phần này là so sánh tương đối giữa các phương án cấpđiện , chỉ cần tính toán so sánh phần khác nhau giữa các phương án.Dự địnhdùng cáp XLPE lõi đồng bọc thép do hãng FURUKAWA của Nhật Bản , có cácthông số kỹ thuật cho trong phụ lục

Do nhà máy thuộc loại hộ tiêu thụ loai 2 ,nên điện cung cấp cho nhàmáy được truyền tải trên không lộ kép

Mạng cao áp nhà máy sử dụng sơ đồ hình tia ,lộ kép Sơ đồ này có ưuđiểm sau:

+Độ tin cậy cấp điện cao +Dễ vận hành sửa chữa +Các phân xưởng không bị ảnh hưởng lẫn nhau khi xảy ra sự cố+Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

Mặt khác ,để đảm bảo mỹ quan các dây dẫn được đặt trong các hào bê tông chìm dưới đất và chạy dọc đường giao thông chính trong nhà máy

2.1.Tính toán chi tiết cho từng phương án:

a)Phương án 1:

Phương án này sử dụng trạm biến áp trung gian nhận điện từ hệ thốngđiện đến ,hạ điện áp từ 35 (kV) xuống 6.6 (kV) để cung cấp cho các trạm biến

áp phân xưởng Các trạm biến áp phân xưởng lại hạ điện áp xuống 0.4 (kV)

để cung cấp cho phụ tải

Chọn máy biến áp và tổn thất điện năng A trong các máy biến áp

Để xác định tổn thất A trong cac trạm biến áp ta dùng công thức sau:

S

S P n t P n

Trong đó:

+n : số máy biến áp trong trạm +t : thời gian vận hành của MBA.Với may vận hành cả năm ( t=8760 h.)

+: thời gian tổn thất công suất lớn nhất.Do nhà máy làm việc

3 ca ( Tmax = 6500h)và hệ số công suất của nhà máy cos =0.73 nên  = 5500 h

+ P0, Pn:tổn hao công suất không tải và ngắn mạch của MBA +Stt : công suất định mức cua MBA

Tính toán chi tiết cho từng trạm biến áp:

+Tính toán cho trạm biến áp 1:

79

SdmB= 1150 (kVA)

PN= 10 (kW)

P0= 1.4 (kW)Thay số vào ta có:

Wk) ( 16 61216

5500

* 1150

2220 10

* 2

1 8760

* 5 1 2

* 1

dmB

n n

Tính toán tương tự cho các trạm biến áp khác ta có bảng tổng kết sau:

Chọn dây dẫn và xác định công suất , tổn thất điện năng trong mạng điện

+Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian về các trạm biến áp phân xưởng :

Do đường dây cấp điện cho nhà máy là ngắn so với mạng lưới điện nêncao áp được chọn theo mật độ dòng kinh tế Jkt

Đối với nhà máy cơ khí trung quy mô làm việc 3 ca có thời gian sử dụngcông suất lớn nhất là 5500 h ,chọn cáp lõi đồng và tra bảng ta có mật độ dòngkinh tế là : Jkt = 3.2 A/mm2

+β*Ψ*δChọn cáp từ trạm biến áp trung gian về các trạm biến áp B1

Mặt khác do cáp từ trạm biến áp trung gian đến các trạm biến áp phânxưởng đều là lộ kép nên:

Imax =2 3 *

ttpx dm

S U

Sau khi chọn cáp ta phải kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng :

K1*K2*Icp Isc

Trong đó:

K1: Hệ số hiệu chỉnh kể đến môi trường đặt cáp ,ở đây K1=1

K2:Hệ số hiệu chỉnh theo số lượng cáp đặt trong một rãnh Ở đay ,mỗirãnh ta đặt 2 cáp cách nhau 300 mm Có K2=0.93

Do khoảng cách từ trạm biến áp trung gian đến các trạm biến áp phânxưởng là ngắn nên có thể bỏ qua tổn thất điện áp DU của dây cáp

+Tiến hành tính toán chi tiêt cho từng trạm :

a)Từ trạm biến áp trung gian về trạm biến áp B1

Ta có :

Imax =2 3 *

ttpx dm

S

U =64.09(A)Tiết diện kinh tế của cáp :

Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng :

0.93*Icp=0.93*141=130.2 (A) >Ics=2*Imax=2*64.09=128.18 (A)

Vậy ta chọn cáp có tiết diện F=25 (mm2) và có Icp=140 (A)

b)Từ trạm biến áp trung gian về trạm biến áp B2:

Ta có :

Imax =2 3 *

ttpx dm

S

U = 55.32 (A)Tiết diệnkinh tế của cáp:

Tra bảng tiết kiệm dây cáp ,ta chọn loại cáp đồng 3 lõi ,XLPE do hãngFURUKAWA chế tạo có tiết diện= 25 (mm2) và có Icp=140 (A).

Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng:

0.93*Icp=0.93*140=130.2 (A) >Ics=2*Imax=2*55.32=110.64 (A)

Vậy ta chọn cáp có tiết diện F=25 (mm2) và có Icp= 135(A)

c)Từ trạm biến áp trung gian về trạm biến áp B3:

Ta có :

Imax =2 3 *

ttpx dm

S

U = 56.76 (A)Tiết kiệm kinh tế của cáp:

Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng:

0.93*Icp=0.93*140=130.2(A) >Ics=2*Imax=2*56.76=113.52(A)

Vậy ta chọn cáp có tiết diện F= 25 (mm2) và có Icp= 140 (A)

d)Từ trạm biến áp trung gian về trạm biến áp B4:

Ta có :

Imax =2 3 *

ttpx dm

S

U = 75.1 (A)Tiết kiệm kinh tế của cáp:

Kiểm tra điều kiện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng:

0.93*Icp=0.93*140=130.2 (A) <Ics=2*Imax=2*75.1=150.2 (A)

Vậy cáp đã chọn không thoả mãn điều kiện phát nóng nên phải tăng tiếtdiện cáp

Vậy ta chọn cáp có tiết diện F= 35 (mm2) và có Icp=170 (A)

+β*Ψ*δChọn cáp hạ áp từ biến áp phân xưởng về các phân xưởng :

Do tính toán kinh tế nên ta chỉ tính chọn cho các đoạn cáp hạ áp khácnhau giữa các phương án ,các đoạn giống nhau được bỏ qua trong quá trìnhtính toán.Với phương án 1 ta chỉ cần chọn cáp từ trạm B3 đến phân xưởngsửa chữa cơ khí

Phân xưởng sửa chữa cơ khí được xét là hộ tiêu thụ loại 3

A



chỉ có một cáp đi trong rãnh nên k2 = 1

Điều kiện chọn cáp Icp Imax

Tra phụ lục PLV.12TLI chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC dohãng LENS chế tạo tiết diện (3*70 + 50)mm2 với Icp = 254 A

Từ kết quả tính toán dây cáp ở trên ,ta có bảng tổng kết tính chọn dây sau:

Thành tiền (10 3 đ)

Tổng vốn đầu tư cho đường dây K D = 17720*10 3 đ

+β*Ψ*δXác định tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây :

Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được xac định theo côngthức sau :

3 2

dm ttpx

(kW)

Trong đó:

R=1* *r l0

n (W ) với n là số đường dây đi song song

Từ đó tổn thất trên đoạn cáp trên đoạn cáp từ TBATG tới B1 là:

Cáp có r0 = 0.927 /km, l =320 m  R = 0.148 

W) ( 076 5 10

* 148 0

* 10

2220 10

*

2

2 3

2

2

k R

U

S P

Tổng tổn thất công suất trên đường dây P D = 23.04 kW

+β*Ψ*δXác định tổn thât điện năng trên các đường dây :

Tổn thất điện năng trên các đường dây được tính theo công thức :

Wh) (

* 04 23

Vốn đầu tư mua máy cắt của phương án 1

Mạng cao áp trong phương án có điện áp 10kV từ trạm BATG đến 4trạm biến áp phân xưởng Trạm BATFG có hai phân đoạn thanh góp nhận từhai máy biến áp trung gian

Với 4 trạm biến áp , mỗi trạm có hai máy biến áp nhận điện trực tiếp từhai phân đoạn thanh góp qua máy cắt điện đặt ở đầu đường cáp Vậy trongmạng cao áp của phân xưởng sử dụng 8 máy cắt điện cấp điện áp 10kV cộngthêm một máy cắt ở phía hạ áp hai máy BATG là 11 máy cắt điện.

Vốn đầu tư của máy cắt trong phương án 1 là :

KMC = n*MTrong đó : n là số lượng máy cắt trong mạng điện xét tới

M là giá máy cắt (M= 12000USD)

Tỷ giá quy đổi tạm thời là 1USD = 15578*103đ

KMC= 2056*106 đ

Chi phí tính toán của phương án 1:

Tổng số vốn đầu tư của phương án 1:

Tổng vốn đầu tư gồm vốn đầu tư cho máy biền áp và đường dây

K1=KB+KD +KMC

= (2177.8 + 177.2 + 2056)106

= 4351*106 đTổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đường dây :

A=AD + AB

= 45365.76 + 41891.69

= 464278.45kWWhChi phi tính toán cho phương án 1:

Z1=(avh+atc)*K1+c*A = 1769.58 *106 đ

b)Phương án 2:

Phương án này sử dụng trạm biến áp trung tâm nhận điện từ hệ thốngđiện đến ,cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng Các trạm biến áp phânxưởng lại hạ điện áp trực tiếp từ 35(kV) xuống 6.6 (kVA) để cung cấp cho phụtải.

Chọn máy biến áp và tổn thất điện năng A trong các máy biến áp

Để xác định tổn thất A trong cac trạm biến áp ta dùng công thức sau:

Trong đó:

+n : số máy biến áp trong trạm +t : thời gian vận hành của MBA.Với may vận hành cả năm ( t=8760 h.)

+: thời gian tổn thất công suất lớn nhất.Do nhà máy làm việc

3 ca ( Tmax=6500h)và hệ số công suất của nhà máy cos=0.73 nên =5500 h

+ P0, Pn:tổn hao công suất không tải và ngắn mạch của MBA +Stt : công suất định mức cua MBA

Tính toán chi tiết cho từng trạm biến áp:

79